Khí hậu và khí tượng đại cương phần 9 doc

Khí hậu và khí tượng đại cương NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2007. Tr 240 – 247. Từ khoá: Biến đổi khí hậu, nguyên nhân của biến đổi khí hậu, sự nóng lên của trái đất, cải tạo khí hậu. Tài liệu trong Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên có thể được sử dụng cho mục đích học tập và nghiên cứu cá nhân. Nghiêm cấm mọi hình thức sao chép, in ấn phục vụ các mục đích khác nếu không được sự chấp thuận của nhà xuất bản và tác giả. Mục lục Chương 9 BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 2 9.1. SỰ BIẾN ĐỔI CỦA KHÍ HẬU TRONG THỜI KỲ ĐỊA CHẤT ĐÃ QUA 2 9.2. NGUYÊN NHÂN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CỦA THỜI KỲ ĐỊA CHẤT 5 9.3. SỰ BIẾN ĐỔI CỦA KHÍ HẬU TRONG THỜI KỲ LỊCH SỬ 6 9.4. SỰ NÓNG LÊN HIỆN ĐẠI 8 9.5. NGUYÊN NHÂN CỦA CÁC DAO ĐỘNG HIỆN NAY CỦA KHÍ HẬU 9 9.6. VỀ KHẢ NĂNG CẢI TẠO KHÍ HẬU 9 Chương 9. Biến đổi khí hậu Trần Công Minh 2 2 Chương 9 BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 9.1. SỰ BIẾN ĐỔI CỦA KHÍ HẬU TRONG THỜI KỲ ĐỊA CHẤT ĐÃ QUA Rõ ràng là trong lịch sử Trái Đất cùng với toàn bộ giới tự nhiên, khí hậu cũng biến đổi. Những dấu hiệu xác định sự biến đổi này là các động thực vật đào được trong các tầng đất kể cả phấn hoa của các thực vật tiền sử, các dấu hiệu của các quá trình phong hoá và tích tụ của các loại trầm tích ở các lớp tương ứng với các thời đại địa chất khác nhau v.v Chính vì vậy, các vấn đề liên quan với khí hậu thời đại địa chất đã qua được giải quyết trên cơ sở địa chất học (và cổ sinh địa tầng). Trong giáo trình này chỉ trình bày rất sơ lược về những vấn đề này. Các tài liệu địa chất chỉ rõ là những sự biến đổi của khí hậu trong quá khứ của Trái Đất rất sâu sắc. Điều đó dễ hiể u vì những sự biến đổi này xảy ra trong một thời gian dài hàng trăm triệu năm. Qua thời gian này, hình thái của Trái Đất biến đổi cơ bản: Sự phân bố của lục địa và biển, địa hình, sự phân bố khác, những ảnh hưởng của vũ trụ đối với Trái Đất cũng có thể biến đổi. Khi xét các vật đào được, vô cơ cũng như hữu cơ, để tâm tìm nh ững dấu hiệu của khí hậu quá khứ người ta thường xuất phát từ luận điểm là trong quá khứ cũng có những sự phụ thuộc của các loài động thực vật, quá trình phong hoá và quá trình hình thành thổ nhưỡng v.v vào khí hậu và sự phụ thuộc này tồn tại cho tới ngày nay. Quá trình tích tụ rất lớn của các trầm tích đá vôi ở biển cũng như sự hình thành của san hô hiện nay xảy ra ở vùng biển nóng, ẩm và nước lặng. Sự phát hiện các tầng đá vôi và lớp san hô dày trên diện tích lớn ở miền ôn đới (chẳng hạn như ở Trung Âu trong lớp bắt đầu từ kỷ cambri) xác minh khí hậu nóng hơn đã tồn tại ở vùng này vào những thời đại khác nhau của đời sống Trái Đất. Trong những dải than nâu ở châu Âu người ta phát hiện thấy dấu vết của các loại thực vật ưa nóng như cọ đến tận thượng miôxen. Sự hình thành của than đá có thời kỳ đã xảy ra ngay cả ở châu Nam Cực. Nhiều dạng sâu bọ và bọ có kích thước lớn của chúng có trong các hoá thạch cũng chính là những dấu hiệu của khí hậu nóng. Theo sự phân bố của các hoá thạch có trong thời kỳ Đệ tam có thể kết luận về sự lạnh đi dần dần vào thời kỳ này. Một trong những d ấu hiệu của thời kỳ lạnh là quá trình phong hoá hoá học yếu và ngược lại quá trình phong hoá vật lý chiếm ưu thế kèm theo lượng lớn vật chất vụn 3 3 trong trầm tích. Những dấu hiệu đặc biệt quan trọng: những trầm tích và dạng địa hình đặc trưng có liên quan với quá trình băng hà (băng tích, hoá thạch băng) cũng như hoá thạch các loại động thực vật tương ứng. Dấu hiệu quan trọng nhất của các thời kỳ khô hạn là sự tăng của trầm tích muối (nhất là khi khí hậu nóng). Các dải mỏ muối trên Trái Đất cũng thay đổi vị trí trong các thời đại địa chất. Sa mạc thời xưa cũng như sa mạc hiện nay được đặc trưng bởi những hiện tượng nhất định của quá trình phong hoá, hoá thạch, sự vận chuyển cát và sự hình thành các cồn cát v.v Những dấu hiệu của các hiện tượng này cũng có thể xác định được trong các lớp đất. Thời kỳ khô hạn cũng có thể xác định theo thực vật chịu khô, theo d ấu vết của động vật thảo nguyên. Trong khí hậu ẩm ướt, quá trình phong hoá phát triển mạnh. Vì vậy, dấu hiệu của thời kỳ ẩm (và tương đối nóng) trong quá khứ là các sản phẩm của quá trình phong hoá hoá học trong thành phần trầm tích như cao lanh, quặng sắt, măng gan, bốc xit v.v Dấu hiệu quan trọng của khí hậu này là những dải than bùn và than đá cũng như di tích hoá thạch của những cây gỗ lớn. Có nhữ ng dấu hiệu địa chất nhất định về sự phân bố của gió vào những thời đại đã qua, dấu hiệu của dông và những sự biến đổi theo mùa của khí hậu v.v Đối với kỷ Đệ tứ khi đã có con người xuất hiện, ngoài những công cụ địa chất để nghiên cứu khí hậu quá khứ còn có các dấu tích kiến trúc cổ. Dựa vào dấu hiệu địa chất ngườ i ta cho là vào nửa đầu của kỷ Đệ tứ, Sahara mưa nhiều và có nhiều sông lớn. Nghiên cứu về kiến trúc cổ cho thấy là vài chục vạn năm trước đây sa mạc Sahara là một cao nguyên xanh tốt. Có rất nhiều thí nghiệm dựng lại khí hậu của thời kỳ địa chất đã qua. Khái niệm về sự biến đổi của khí hậu trong kỷ Đệ tứ được đề ra rõ ràng hơn c ả. Song, nói chung khái niệm về khí hậu của các kỷ địa chất chỉ có đặc tính khái quát. Ta sẽ không dừng lại ở những dự đoán sự biến đổi của khí hậu đã qua nhiều thời kỳ địa chất. Kết luận chung có thể nói là trong quá trình nửa tỉ năm hay một tỉ năm gần đây khí hậu Trái Đất ở miền ôn đới và cực nóng hơn thời gian hiện tại. Ở miền cực và miền ôn đới trong phần lớn thời kỳ này không tồn tại băng tuyết. Vì vậy, tính địa đới của khí hậu không biểu hiện rõ nét như hiện nay. Loại thực vật nhiệt đới lan rất xa lên các vĩ độ cao. Tuy nhiên, trên nền cơ bản của khí hậu nóng này thường xuyên xảy ra những quá trình lạnh đi tạm thời trong khoảng vài chục vạn hay hàng triệu năm. Trong nhiều trường hợp, quá trình băng hà phát triển ở miền cực và ôn đới. Tính địa đới của khí hậu vào những thời kỳ này phát triển, nghĩa là sự khác biệt về yếu tố nhiệt và các yếu tố khí hậu khác giữa các vĩ độ thấp tăng lên. Các điều kiện khí hậu biến đổi rất mạnh mẽ trong kỷ Đệ tứ- thời kỳ lạnh, trong thời kỳ này quá trình b ăng hà rất mạnh xuất hiện nhiều lần. Các điều kiện khí hậu biến đổi 4 4 rất mạnh mẽ trong kỷ Đệ tứ: các thời đại băng hà được thay thế bởi các thời đại trung gian giữa các thời kỳ băng hà. Song nói chung, kỷ Đệ tứ là thời kỳ lạnh trong lịch sử Trái Đất. Kể từ đầu quá trình băng hà thứ nhất của kỷ Đệ tứ đến nay đã là 600 ! 700 nghìn năm. Quá trình băng hà sau cùng kết thúc vào khoảng vài vạn năm trước đây. Hi ện nay, loài người đang sống trong thời đại sau quá trình băng hà hay trong thời đại trung gian. Song một phần rất lớn của diện tích Trái Đất hiện nay còn ở dưới lớp băng phủ (rõ ràng đây là tàn dư của băng hà) và khí hậu của thời đại hiện nay không thể coi là khí hậụ địa chất “chuẩn” mà đang còn phụ thuộc vào thời kỳ lạnh. Trên hình 9.1 là biến trình năm của nhiệt độ (độ l ệch so với trung bình nhiều năm của nhiệt độ o C) đo bằng nhiệt kế. Sau năm 1940, nhiệt độ mặt đất trung bình toàn cầu đã giảm 0,2 o C cho đến năm 1975, nhiệt độ bắt đầu tăng trở lại. Thập niên những năm l980 là thập niên ấm nhất theo chuỗi số liệu quan trắc bằng dụng cụ tính đến thời gian đó. Việc giải thích những sự biến đổi hiển nhiên trong chuỗi số liệu quan trắc bằng dụng cụ đối với nhiệt độ không khí bề mặt trung bình toàn cầu trong thời gian thế k ỷ trước là một đề tài đang được thảo luận. Nếu chấp nhận chuỗi số liệu quan trắc bằng thước đo là chính xác đối với những biến đổi khí hậu toàn cầu, thì một điều còn rất khó là tìm ra nguyên nhân của những biến đổi này vì hiện có quá nhiều nguyên nhân có thể liệt kê ra được và có khá nhiều phương pháp có thể phân biệt được các nguyên nhân này. Hình 9.1 Biến trình năm của độ lệch so với trung bình nhiều năm của nhiệt độ, ( o C) đo bằng nhiệt kế theo kết quả phân tích của Hansen và Lebedeff (1988) có bổ sung 5 5 Một phần nhiệt độ tăng lên trong chuỗi số liệu quan trắc có thể do hiệu ứng đốt nóng thành thị, những hiệu ứng này không biểu thị sự nóng lên của khí hậu toàn cầu. Vì những thành phố xung quanh các trạm thám sát ngày càng trở nên đông đúc và được xây dựng nhiều hơn nên môi trường địa phương nóng lên do việc đốt chất thải và do mặt đất phủ rừng hoặc đồng cỏ được thay th ế bởi đường rải nhựa và các tòa nhà cao tầng. Nhiệt độ tăng vào khoảng 0,1 o C trên chuỗi số liệu quan trắc trong thế kỷ thứ hai mươi có thể do những hiệu ứng đảo nhiệt của thành thị, một phần nhỏ xấp xỉ 0,5 o C là do những nguyên nhân khác. Một xu thế khác đáng quan tâm đối với chuỗi số liệu quan trắc đó là sự giảm đáng kể của nhiệt độ ngày trên toàn miền Bắc Mỹ. Nhiều quá trình giảm biên độ nhiệt độ ngày đêm do sự tăng của nhiệt độ cực tiểu ban đêm. Nguyên nhân dẫn tới xu thế này trong biến trình nhiệt độ ngày trên lục địa là không rõ ràng, nhưng nó lại phù hợp với sự tăng của lượng khí nhà kính (do ít tia hồng ngoại làm lạnh bề mặt trong cả ngày) và tăng tần suất sương mù (do bề mặt ít bị mặt trời đốt nóng vào ban ngày), cả hai hiện tượng có thể do quá trình công nghiệp hóa ngày càng tăng trên thế giới. 9.2. NGUYÊN NHÂN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CỦA THỜI KỲ ĐỊA CHẤT Cho đến nay về nguyên nhân của các thời kỳ lạnh trong lịch sử Trái Đất và thậm chí của thời kỳ cuối cùng ! kỷ Đệ tứ cũng chưa có ý kiến thống nhất. Có rất nhiều giả thuyết về các nguyên nhân biến đổi khí hậu. Chẳng hạn, có người cho rằng sự dao động có chu kỳ của quỹ đạo Trái Đất làm thay đổi tổng lượng nhiệt từ mặt trờ i tới Trái Đất. Đó là sự biến đổi độ lệch tâm của quỹ đạo Trái Đất với chu kỳ khoảng 92 nghìn năm. Hơn nữa, sự di chuyển của trục Trái Đất vạch ra mặt phẳng hình nón với chu kỳ khoảng 21 nghìn năm. Sự biến đổi của khí hậu trong kỷ Đệ tứ có thể có liên quan với những sự biến đổi có chu kỳ của thông lượng bức xạ nhưng không thể chỉ giải thích bằng những nguyên nhân đó. Người ta cũng cho rằng hằng số mặt trời biến đổi rất lớn và có chu kỳ trong suốt thời kỳ địa chất, nghĩa là mặt trời là ngôi sao không cố định. Tuy nhiên, ta không thể kiểm tra giả thuyết này được. Có giả thuyết cho rằng Trái Đất trong những thời kỳ khác nhau của đời mình đi qua những khu vực không gian vũ tr ụ với lượng vật chất giữa các hành tinh khác nhau, hấp thụ bức xạ khác nhau và do đó làm biến đổi sự phát xạ của Trái Đất. Trong thời gian gần đây, người ta có giả thuyết đáng tin cậy hơn là những sự biến đổi qua các thời kỳ địa chất của khí hậu không phụ thuộc vào sự biến đổi thông lượng chung của bức xạ mặt trời mà phụ thuộc vào ho ạt động của mặt trời và bằng cách nào đó sự biến đổi này làm cho hệ thống hoàn lưu chung khí quyển biến đổi. Tuy nhiên, lại một lần nữa ta không thể kiểm tra được: có thực là hoạt động của mặt trời chịu sự biến đổi theo chu kỳ tương ứng với thời gian kéo dài của các thời kỳ địa chất hay không. 6 6 Hình 9.2 Vòng tròn biểu diễn tỉ lệ tập trung của mỗi khí nhà kính gây ra do con người làm biến đổi tác động bức xạ từ 1980 đến 1990. Sự tập trung từ ozôn là không chính xác và có thể bỏ qua trong đồ thị Sự biến đổi qua các thời kỳ địa chất của khí hậu cũng liên quan với sự biến đổi của lượng khí cacbonic và tro núi lửa trong khí quyển, sự biến đổi của lượng mây, những quá trình bên trong vỏ Trái Đất, sự biến đổi độ muối của biển v.v Không một giả thiết nào có thể giải thích tương đối đúng về các thời kỳ lạnh và nóng trong lịch sử Trái Đất, m ặc dù một số trong những nguyên nhân được đề ra có góp phần vào sự biến đổi chung của khí hậu. Người ta cũng đã nghiên cứu cả khả năng biến đổi của khí hậu lục địa dưới tác động của quá trình lục địa trôi, song chính khái niệm về sự trôi của lục địa hiện nay cũng chưa được mọi người công nhận. Rất có thể nguyên nhân thực tế của nhữ ng biến đổi khí hậu là sự biến đổi bề mặt Trái Đất: sự biến đổi của kích thước và vị trí tương hỗ giữa các lục địa, sự biến đổi của hệ thống dòng biển v.v Rõ ràng là do sự biến đổi địa mạo này mà có sự biến đổi trong cân bằng bức xạ và cân bằng nhiệt của mặt đất, trong hoàn lưu chung khí quyển, trong các điều kiện hoàn l ưu ẩm và do đó trong khí hậu. Đúng hơn cả là những sự biến đổi của khí hậu là kết quả của tác động đồng thời của các yếu tố từ ngoài Trái Đất (sự biến đổi trong thông lượng bức xạ tới Trái Đất) và trong hoạt động của mặt trời cũng như của các nhân tố địa mạo. 9.3. SỰ BIẾN ĐỔI CỦA KHÍ HẬU TRONG THỜI KỲ LỊCH SỬ Sự biến đổi của khí hậu dĩ nhiên tiếp diễn ngay cả trong thời kỳ lịch sử và tiếp tục đến ngày nay. Trong khoảng thời gian vài nghìn năm sự biến đổi này có thể rất lớn như trong các thời kỳ địa chất và việc phát hiện ra chúng khó khăn hơn. Tuy nhiên, trong thời kỳ lịch sử, ngoài những dấu hiệu tự nhiên của sự biến đổi khí hậu như sự m ở rộng và rút lui của các băng hà, sự tăng của mỏ than bùn, sự biến đổi trạng thái của hồ và sông, sự tích tụ của đất sét dạng dải ở bờ, sự biến đổi của độ dày các lớp gỗ của cây, còn có các tài liệu kiến trúc cổ chỉ những điều kiện sống và những kết quả hoạt động của 7 7 con người với mức độ nhất định phụ thuộc vào khí hậu. Thêm vào đó còn có các truyện truyền khẩu, di tích văn học, đặc biệt là các biên niên sử có ghi các hiện tượng biến động của thời tiết và khí hậu, về trạng thái của sông và về mùa màng v.v Đôi khi việc ghi chép về thời tiết và khí hậu khoảng mấy trăm năm trước đây đã có tính chất thường xuyên và thậm chí có tính chất khoa học, chẳ ng hạn như ghi chép của Tikhơ và Bơraghe vào thế kỷ thứ 16. Cuối cùng, khoảng hai ba trăm năm gần đây, bắt đầu thời đại quan trắc khí tượng bằng dụng cụ, tuy vào thời gian này còn ít và chưa hoàn hảo. Đối với nhiều trạm chúng ta có dãy số liệu thế kỷ của nhiệt độ và giáng thuỷ với thời gian kéo dài khoảng 100 ! 200 năm và hơn nữa. Đối với châu Âu có thể điểm qua trình tự biến đổi của khí hậu trong vài nghìn năm gần đây như sau: Trong quá trình năm nghìn năm trước kỷ nguyên của chúng ta, khí hậu nóng và khô nhiều lần được thay thế bằng khí hậu ẩm và lạnh hơn. Khoảng 500 năm trước kỷ nguyên của chúng ta lượng giáng thuỷ tăng rất nhanh và khí hậu trở nên lạnh hơn thế kỷ trước nhiều. Trước khi bắt đầu kỷ nguyên củ a chúng ta, khí hậu tương tự với khí hậu hiện đại. Vào thế kỷ 11 và 13, khí hậu châu Âu ôn hoà và khô hơn vào thời kỳ đầu kỷ nguyên. Băng hà châu Âu vào thời gian này ít phát triển nhất và ở băng đảo Grenlan chăn nuôi phát triển tốt. Vào thế kỷ thứ 14 !16 lại rất lạnh, băng trên biển tăng. Từ thế kỷ thứ 17 đến giữa thế kỷ thứ 19 khí hậu lạnh và ẩm, bă ng hà phát triển. Chính vào thời kỳ này quan trắc khí tượng bằng dụng cụ bắt đầu ở châu Âu. Từ nửa sau của thế kỷ 19 có sự chuyển biến mới, tương đối đột ngột trong sự phát triển của khí hậu ! bắt đầu đợt nóng. Tóm lại, sự biến đổi của khí hậu trong thời kỳ lịch sử có đặc tính dao động chu kỳ khoảng vài trăm năm. Trên n ền những dao động thế kỷ này có những dao động ngắn hạn hơn. Nói chung, trong thời đại lịch sử, khí hậu có thể coi là ổn định, nó chỉ dao động gần trạng thái trung bình. Dễ hiểu là trong thời kỳ lịch sử không có những sự biến đổi đáng kể trong sự phân bố của biển và lục địa, trong địa hình và sự phân bố các cực có thể gây nên sự biến đổi củ a khí hậu. Vì vậy, có thể vững tin hơn trong khi đặt mối liên hệ của những sự biến đổi lịch sử của khí hậu với những yếu tố bên ngoài Trái Đất đặc biệt là với sự biến đổi của hoạt động mặt trời. Bắt đầu từ thế kỷ 18 người ta tiến hành xác định về mặt định lượng hoạt động của mặ t trời (bằng lượng tương đối của vết đen mặt trời, cũng như các chỉ số khác). Điều này tạo khả năng đối chiếu hoạt động của Mặt Trời với những sự biến đổi đồng thời và tiếp sau của những yếu tố khí tượng và dùng những mối liên hệ để ngoại suy cho thời gian đã qua (nếu tính đến những nh ịp điệu đã tìm thấy được trong hoạt động của Mặt Trời). Người ta cũng cho rằng lực triều phụ thuộc vào vị trí của Mặt Trăng và Mặt Trời tương ứng với Trái Đất đạt tới cực đại qua những khoảng thời gian không đều nhau với chu kỳ trung bình khoảng 1700 năm. Những sự dao động của lực triều này có thể ảnh 8 8 hưởng đến trạng thái của lớp băng trên biển của miền cực và thông qua nó ảnh hưởng đến hoạt động xoáy thuận. Cực đại của hoạt động triều phải tương ứng với những thời kỳ ẩm nhất. 9.4. SỰ NÓNG LÊN HIỆN ĐẠI Chúng ta đang sống trong thời kỳ nóng lên tiếp theo của khí hậu. Đó chính là sự nóng lên hiện đại rất mạnh, quan trắc thấy trên phần lớn Trái Đất. Quá trình nóng lên này bắt đầu trong khoảng 50 hay 70 năm của thế kỷ thứ 19 và mạnh lên vào đầu thế kỷ 20, đặc biệt là trong những năm 20 của thế kỷ, trước năm 1940 quá trình này yếu và sự tăng của nhiệt độ ngưng lại, song sự chuy ển biến sang quá trình lạnh đi cho đến nay vẫn chưa thấy. Băng hà ở Na Uy và dãy An-pơ bắt đầu rút ngay giữa thế kỷ 19. Ở Đông Âu, nhiệt độ trung bình năm qua thời kỳ 1881 ! 1915 tăng lên khoảng vài phần mười độ so với thời kỳ từ 1846 đến 1880. Ở Lêningrat, nhiệt độ trung bình năm từ 1801 đến 1850 là +3,5 o C; còn từ 1921 đến 1936 là +4,6 o C, hơn nữa sự tăng này không phụ thuộc vào sự mở rộng của thành phố như đã so sánh với các trạm khác. Các tháng mùa đông đặc biệt nóng lên (hình 9.1). Do đó, ở Lêningrat qua một trăm năm, biên độ năm của nhiệt độ giảm đến 1,3 o C, tính lục địa của khí hậu giảm. Ở Tây Âu, nhiệt độ trung bình mười năm của mùa đông trước năm 1920 tăng lên +2,5 o C so với cuối thế kỷ 19, còn nhiệt độ trung bình năm tăng 0,5 o C. Ở đây cũng bắt đầu mùa đông ôn hoà. Ở Bắc Băng Dương quá trình nóng lên còn rõ rệt hơn ở miền ôn đới. Ở vùng Đất Mới, nhiệt độ trung bình năm vào những năm 1920-1935 lớn hơn vào những năm 1876 !1919 gần 2 o C. Từ năm 1910 đến hết năm 1940 nhiệt độ trung bình ở Băng Đảo Grenlanđia tăng lên 3 o C còn ở Spitbecghen, ở miền bắc châu Á, ở Bắc Mỹ tăng lên hơn +2 o C. Quá trình nóng lên hiện nay còn kèm theo những sự biến đổi đáng kể trong thiên nhiên có liên quan với chúng. Ở Island băng mất đi trên các ruộng cày đã từng được trồng cấy 600 năm trước đây. Ở Spitbecghen, ở Grenlanđia và Alatsca băng hà rút lui đột ngột. Độ băng của các biển miền cực giảm đi rất nhanh. Có phát hiện về sự di chuyển của các loài cá ưa nóng về phía bắc. Không còn nghi ngờ gì nữa, quá trình nóng lên hiện đạ i chỉ là dao động của khí hậu. Rõ ràng là sau 50 năm nữa (ở châu Bắc Cực có thể sớm hơn) thời kỳ nóng lên này sẽ được thay thế thời kỳ lạnh. 9 9 9.5. NGUYÊN NHÂN CỦA CÁC DAO ĐỘNG HIỆN NAY CỦA KHÍ HẬU Dao động của khí hậu trong những thế kỷ gần đây có thể nghiên cứu theo tài liệu quan trắc bằng dụng cụ ít nhất là ở châu Âu. Trong vài chục năm gần đây ta có thể dùng bản đồ synôp để đối chiếu những dao động của khí hậu với những sự biến đổi của đặc tính (tính vĩ hướng) và cường độ của hoàn lưu chung khí quyển. Giữa những dao động c ủa hoàn lưu chung và dao động của khí hậu trong khoảng vài chục năm có những mối liên quan mật thiết đúng như điều ta dự đoán. Người ta cho rằng có thể dùng những mối quan hệ này đối với dao động của khí hậu trong một thời kỳ dài hơn. Tuy nhiên, lại xuất hiện vấn đề về nguyên nhân của những dao động của hoàn lưu vừa nêu trên. Như đã nói ở phầ n trên, hiện nay chủ yếu người ta tìm những nguyên nhân hay sự tác động của hoạt động Mặt Trời đối với khí quyển. Dao động của hoạt động Mặt Trời với chu kỳ 11 hay 80 năm có thể dẫn tới sự xuất hiện tính chu kỳ trong hoàn lưu và khí hậu. Cũng có thể, thêm vào đó còn có những sự biến đổi có chu kỳ của tốc độ quay của Trái Đất ít nhiều làm biến đổi lực Coriolit. Có ý kiến cho rằng sự nóng lên hiện tại trong trường hợp này là kết quả của sự xếp chồng chu kỳ 80 và 250 năm của hoạt động Mặt Trời, cực tiểu của chúng trùng với nửa đầu thế kỷ thứ 20. Mối liên quan giữa khí hậu, hoàn lưu chung và hoạt động của Mặt Trời chỉ mới được xác định bằng phương pháp thống kê. Tuy nhiên, những sự biến đổi của hoạt động Mặt Trời ảnh hưởng đến hoàn lưu chung khí quyển bằng cách nào, cơ chế vật lý của các hiện tượng này như thế nào, ta hoàn toàn chưa rõ. Chỉ có thể nói là hoạt động của Mặt Trời nhất định có tác động lên trạng thái vật lý của tầng khí quyển trên cùng (tầng ion). Tuy vậy, kể cả những sự biến đổi ở tầng trên cùng này ảnh h ưởng đến hoàn lưu chung khí quyển ở gần mặt đất như thế nào, ta cũng còn chưa rõ. Mặt khác, bản thân khí quyển không phải là tấm gương đơn giản phản ánh những ảnh hưởng của vũ trụ, nó có khả năng tự phát triển các quá trình mặc dù những quá trình này bắt đầu dưới ảnh hưởng của tác động bên ngoài nào đó. 9.6. VỀ KHẢ NĂNG CẢI TẠO KHÍ HẬU Hiện nay, có những khả năng tác động nhân tạo lên vi khí hậu, nghĩa là khí hậu của lớp không khí sát mặt đất. Khi thay đổi đặc tính của mặt trải dưới bằng phương pháp tưới, trồng các dải rừng và các biện pháp tương tự khác trong chừng mực nào đó có thể thay đổi các đặc tính của lớp không khí sát mặt đất, thậm chí trên một phạm vi lớn. Song những sự tác động này không thể làm cho khí hậu với ý ngh ĩa lớn của nó, biến đổi sâu sắc. Khí hậu không những phụ thuộc vào trạng thái địa phương của mặt đất mà còn phụ thuộc vào trạng thái của mặt đất trên một phạm vi lớn có qui mô hành tinh, cũng như phụ thuộc vào hoàn lưu chung khí quyển. Để biến đổi khí hậu trong qui mô lớn phải gây ra những sự biến đổi rất lớn trong các yếu tố địa lý của khí hậu như địa hình, dòng biển, lớp băng phủ v.v Chỉ bằng phương pháp này mới có thể biến đổi đặc trưng 10 10 của hoàn lưu nhiệt, hoàn lưu ẩm và hoàn lưu chung khí quyển, nghĩa là biến đổi khí hậu với qui mô đáng kể. Không có gì sai sót trong các dự kiến tưởng tượng biến đổi của khí hậu bằng sự biến đổi qui mô lớn trên mặt đất. Đó chính là các dự án xây dựng các đập qui mô khác nhau trên đại dương thế giới. Các đập này biến đổi hoàn lưu nước của đại dương và cả những đ iều kiện khí quyển; dự án phá các dãy núi hay dựng tường chắn các khối khí v.v Chúng ta gọi những dự án này là không tưởng không phải vì chúng không thực hiện được về mặt kỹ thuật. Trái lại, những điều mà kỹ thuật hôm nay không làm được có thể thực hiện được trong tương lai. Tính không tưởng của các dự án này chính là ở chỗ các tác giả của những dự án không có cơ sở nào để xác minh là nhờ thực hiện những đề nghị của họ sẽ có kết quả mà họ dự đoán. Thậm chí nếu như có tính toán về sự biến đổi của khí hậu ở khu vực nào đó dưới ảnh hưởng trực tiếp của các biện pháp đề ra, thì sẽ không tính được những sự biến đổi ở những khu vực khác, hay những sự biến đổi này sẽ ảnh hưởng đến trạng thái khí hậu ở khu vực cần cải tạo khí hậu như thế nào. Thiên nhiên trên Trái Đất nằm trong trạng thái cân bằng động đã được thành lập trong quá trình rất dài của lịch sử Trái Đất và sự phá vỡ những điều kiện đã hình thành ở một phần tự nhiên nào đó có thể dẫn tới những sự biến đổi sâu sắc trong toàn bộ hệ thống. Rõ ràng là những sự biến đổi qui mô lớn c ả tính chất mặt trải dưới trong khu vực lớn sẽ biến đổi cơ chế của hoàn lưu chung, song rất khó đoán trước được là hoàn lưu sẽ biến đổi như thế nào. Có thể xảy ra trường hợp ở một khu vực hay một đới khí hậu biến đổi thuận lợi song ở các nơi khác trên Trái Đất xảy ra những sự biến đổi có hại. M.I.Buđưcô chỉ ra r ằng nếu như một khi lớp băng phủ vĩnh cửu của các miền Bắc Cực bị phá vỡ sẽ không thể hình thành lại trong những điều kiện khí hậu hiện đại. Lượng bức xạ mặt trời mùa hè ở Bắc Cực rất lớn. Hiện nay bức xạ mặt trời phần lớn bị lớp băng tuyết phản hồi, phần còn l ại cung cấp cho quá trình tan băng từng phần; mùa đông các khối băng này lại được bù đắp lại. Nhưng nếu như lớp băng của miền Bắc Cực một khi nào đó bị mất đi thì sự hấp thụ bức xạ ở châu Bắc Cực sẽ mạnh lên nhiều, nhiệt độ của không khí và nước tăng lên rất mạnh, cả vào mùa đông và mùa hè. Cùng với tăng của nhiệt độ của các khối khí Bắc Băng Dương thường xuyên thâm nhập vào miền ôn đới, nhiệt độ trung bình ở miền ôn đới cũng tăng. Rất có thể là sự phá vỡ các lớp băng của miền Bắc Cực sẽ được kỹ thuật giải quyết trong tương lai gần đây. Tuy vậy, chúng ta vẫn phải nhớ rằng sự biến đổi của nhiệt độ và s ự giảm độ tương phản theo đới trên Trái Đất sẽ làm cho hoàn lưu chung khí quyển biến đổi, đứng về quan điểm kinh tế có thể hoàn toàn không theo ý muốn. Chẳng hạn, khi châu Bắc Cực nóng lên, hoạt động xoáy thuận ở Bắc Bán Cầu nói chung có thể yếu đi còn cường độ hoạt động cực đại của nó rất có thể chuyển lên các vĩ độ cao. Điều đó có thể làm cho dải cao áp c ận nhiệt chuyển lên phía bắc và tính khô hạn ở miền nam ôn đới tăng. [...]... đổi trái ý muốn có thể xảy ra ở trong các khía cạnh khác Chẳng hạn như sự nóng lên của khu vực châu Bắc Cực theo thời gian có thể dẫn tới sự phá vỡ Grenlanđia Khi đó ở miền cực, đại dương thế giới sẽ tăng lên 6m Điều đó có thể gây ra những khó khăn và những bất lợi cho kinh tế Nhân đây phải nói thêm là việc phá vỡ lớp băng phủ châu Nam Cực sẽ làm tăng mực đại dương lên 60m hay hơn nữa, nếu điều đó... tai hoạ đối với loài người Tóm lại, ngay cả khi những sự biến đổi qui mô hành tinh của mặt đất tương tự như trên có thể thực hiện được vẫn còn có vấn đề khó khăn là dự đoán tất cả những hậu quả của những sự biến đổi này và phải hết sức thận trọng trong khi thực hiện chúng 11 . Khí hậu và khí tượng đại cương NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2007. Tr 240 – 247. Từ khoá: Biến đổi khí hậu, nguyên nhân của biến đổi khí hậu, sự nóng lên của trái đất, cải tạo khí hậu. . HIỆN ĐẠI 8 9. 5. NGUYÊN NHÂN CỦA CÁC DAO ĐỘNG HIỆN NAY CỦA KHÍ HẬU 9 9. 6. VỀ KHẢ NĂNG CẢI TẠO KHÍ HẬU 9 Chương 9. Biến đổi khí hậu Trần Công Minh 2 2 Chương 9 BIẾN ĐỔI KHÍ. nhanh và khí hậu trở nên lạnh hơn thế kỷ trước nhiều. Trước khi bắt đầu kỷ nguyên củ a chúng ta, khí hậu tương tự với khí hậu hiện đại. Vào thế kỷ 11 và 13, khí hậu châu Âu ôn hoà và khô hơn vào